在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建堅(jiān)固耐用的低成本RF探頭

本應(yīng)用筆記介紹了在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建堅(jiān)固耐用的低成本RF探頭是多么簡(jiǎn)單。當(dāng)在50Ω電路上使用約400kHz至1GHz的頻率時(shí)，探頭在低阻抗電路的故障排除期間提供相對(duì)測(cè)量。

介紹

堅(jiān)固耐用、低成本的射頻探頭可以由實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)成的材料制成。該探頭可用于在排除低阻抗電路故障時(shí)進(jìn)行相對(duì)測(cè)量。應(yīng)用包括定位雜散源、測(cè)量相對(duì)雜散和諧波電平，以及識(shí)別故障放大器或SAW濾波器。當(dāng)探測(cè)電路中的50Ω點(diǎn)時(shí)，探頭在大約400kHz和1GHz之間很有用。

探頭設(shè)計(jì)規(guī)格

RF探頭由一個(gè)SMA連接器組成，然后是一個(gè)串聯(lián)電容器和電阻器，然后是一個(gè)短的半剛性同軸電纜，用作探頭尖端。參見(jiàn)圖1。SMA 連接器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) SMA 電纜連接到頻譜分析儀。該探頭的中等阻抗（1kΩ）使其可用于低阻抗（即50Ω）電路，而不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生重大影響。與電路阻抗相比，電阻值選擇得很大——大約 20：1 的效果很好。隔斷電容值選擇在目標(biāo)頻帶中間自諧振。這確保了相對(duì)于電阻值的低阻抗。這里選擇的0603尺寸元件為1000pF和1kΩ。

探頭性能

圖2顯示，探頭的響應(yīng)平坦度在400kHz至1GHz范圍內(nèi)為1dB。與故障排除期間（例如放大器發(fā)生故障時(shí)）遇到的超過(guò)10dB的正常差異相比，由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差很小。此外，移除同軸電纜并使用電阻器本身作為探頭尖端，將探頭的最大頻率擴(kuò)展到1.9GHz。這種方法減少了在3GHz附近達(dá)到峰值的諧振。雖然這種改進(jìn)的探頭很容易損壞，但它說(shuō)明了同軸寄生效應(yīng)影響響應(yīng)平坦度的程度。圖1中11mm長(zhǎng)的同軸電纜是在較短的同軸電纜下獲得更好的RF性能與在具有更多焊接附著表面的更長(zhǎng)同軸電纜上提高機(jī)械魯棒性之間的權(quán)衡。

圖2.探測(cè)50Ω阻抗點(diǎn)時(shí)的RF探頭頻率響應(yīng)。

假設(shè)簡(jiǎn)單的分壓器為50Ω/1050Ω，則探頭上SMA連接器處測(cè)得的功率電平理論上比探頭尖端的功率電平低-26.4dB。這與圖2中的曲線在400kHz和1GHz之間非常吻合。圖2中的頻率響應(yīng)是通過(guò)探測(cè)連接在校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出端的50Ω電阻獲得的。此外，假設(shè)1kΩ加上50Ω頻譜分析儀與50Ω電路并聯(lián)，理想的1kΩ探頭僅加載50Ω電路-0.2dB。

構(gòu)建探針

要組裝圖1所示的探頭，首先切割一塊廢舊印刷電路板，其中包括一條帶有SMA隔板連接器的50Ω微帶傳輸線。小心地切割焊帶上的間隙，其中焊接了一個(gè)1000pF電容和一個(gè)1kΩ電阻。兩個(gè)組件均為 0603 尺寸。切割一個(gè)11mm長(zhǎng)度，直徑0.086“的半剛性同軸電纜。一端露出 2.5mm 的中心導(dǎo)體，另一端露出 2mm 的中心導(dǎo)體。較短的一端是探頭尖端。在移除同軸電纜下方的其余條帶后，較長(zhǎng)的一端被彎曲并焊接到電阻器附近的條帶上。接下來(lái)，通過(guò)將焊料從外導(dǎo)體橋接到附近的接地金屬化來(lái)連接同軸電纜。使用大量焊料將同軸電纜牢固地連接到印刷電路板。如有必要，使用銅帶彌合間隙。與同軸電纜平行，焊接一塊同軸中心導(dǎo)體作為接地觸點(diǎn)。在探頭和接地尖端上添加一小塊焊料，以幫助它們正確接觸電路。

審核編輯：郭婷